CN105200876B - 用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置，包括，与钢轨(5)对应的左侧加热装置和右侧加热装置，其特征在于，左侧加热装置和右侧加热装置分别包括加热模块和气缸，其中，加热模块和气缸通过固定杆连接。本发明的新型钢轨焊接接头非接触式开合式分体感应加热装置，通过气缸带动开合式分体线圈的分开和闭合。由于开合式分体线圈闭合时左侧加热线圈和右侧加热线圈没有固定点和接触点，2个线圈独立地进行感应加热，因而实现了线圈的一键分离，和线圈的一键闭合。解决了拆卸和组装固定接触点的麻烦和线圈多次闭合和拆卸引起的固定点的导电问题。大大地提高了工作效率和安全性。

Description

用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置

技术领域

本发明涉及钢轨焊接领域，特别是涉及一种用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置。

背景技术

目前，现有的钢轨焊接接头焊后热处理系统所用的感应加热线圈主要有2种，一种为封闭式线圈，另一种为开合式封闭线圈。封闭式线圈为一个封闭的环形系统，结构固定，不能拆卸，作为一个整体使用和加热。对钢轨焊接接头进行加热时把钢轨套在线圈中加热，加热结束以后，钢轨从线圈中抽出。封闭式加热线圈目前主要使用于钢轨焊接工厂和焊轨基地的钢轨焊接接头焊后热处理中，作为固定式设备使用。普通的分体式封闭线圈是指加热线圈由2-3部分组成，线圈结构可拆装和组合，对焊接接头进行加热时，可把加热线圈的几个部分通过机械方式或人工方式合上，在合上的接触点用螺栓固定或液压压紧。然后作为一个封闭或半封闭的整体对钢轨焊接接头进行感应加热。当加热结束以后，可以把螺栓固定点和液压压紧点去除，把加热线圈拆除成几个部件，然后从加热的钢轨焊接接头上移去，而不用移动钢轨。目前开合式封闭加热线圈主要应用在铁路线路上焊接接头的焊后热处理。

封闭式线圈的缺点是钢轨必须套在线圈中加热，而线圈不能分开。因而在铁路线路上焊接的钢轨无法采用封闭线圈进行焊后热处理。普通开合式封闭线圈的缺点是，加热线圈虽然可以拆分和闭合，可以在铁路线路上焊接的钢轨上使用，但是每次线圈的不同部分合上时需要进行人工或机械的组装，耗费时间。最主要的问题是线圈合上时的闭合点，不管是进行螺栓拧紧的固定点还是液压压紧固定的点上都需要通过非常 大的中频电流。因为线圈通过这些固定点固定以后是作为一个整体使用的，中频加热的电流会在整体的线圈中流动，因而也会流过这些固定点。而每对一个钢轨焊接接头进行感应加热，就需要进行钢轨分体线圈进行拆除和组装一次，而需要通过大电流的固定点频繁分合就会影响导电性，因而也会影响最终的焊后热处理质量。

发明内容

为了解决现有技术上的问题，本发明提供一种用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置,包括在钢轨的横向上相对地设置在钢轨两侧的左侧加热装置和右侧加热装置，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置相对于钢轨具有对称结构，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置中的每一个都包括具有固定到变压器的线圈、连接到所述变压器的致动器和通过轨腰定位的定位装置，所述致动器用于致动所述变压器带动所述线圈在打开位置与闭合位置之间移动，其中在所述打开位置时，所述左侧加热装置的线圈和所述右侧加热装置的线圈远离钢轨且不对钢轨焊接接头感应加热，而在所述闭合位置时，所述线圈的4个轨腰定位装置通过致动器的动作，带动连接杆带动变压器和加热线圈向钢轨靠近，整个装置在轨腰定位装置的的顶头接触到轨腰而停止动作。通过事先的装置调整，每次4个轨腰定位装置的顶头在致动器的带动下接触到轨腰钢轨而停止时，左侧加热线圈和右侧线圈与钢轨的距离就能达到事先设定的间隙。此时对钢轨焊接接头进行感应加热，此时左右两侧的加热线圈彼此不接触，左侧电流在左侧线圈内部流动，右侧电流在右侧线圈内流动，2个线圈之间没有电流流动。因而左侧线圈和右侧线圈作为2个独立的个体独立地进行感应加热。

所述致动器为气缸，所述气缸的气缸推杆通过固定杆固定到所述变压器，从而所述气缸推杆的伸出和缩回致动所述线圈在所述闭合位置与所述分开位置之间移动，其中在所述闭合位置处，所述气缸推杆的顶端抵靠钢轨的轨腰以使两侧的线圈分别与钢轨焊接接头的两侧之间保持所述事先设定的间距。

所述非接触式开合式分体感应加热装置在所述钢轨的横向两侧分别设置有滑道，所述滑道被设置成容纳所述变压器以使所述变压器能够沿着所述滑道在钢轨的横向上往复移动。

所述致动器也可以为电动机或液压机构。

所述左侧加热装置和所述右侧加热装置中的每一个的线圈均固定有一个变压器，或者所述左侧加热装置的线圈和所述右侧加热装置的线圈通过电缆固定到同一个变压器。

所述变压器为中频变压器。

通过本发明的新型钢轨焊接接头非接触式开合式分体感应加热装置，是由2个独立的系统组成，进行焊接接头的焊后感应加热时把分体式的感应线圈相互靠近，感应加热结束以后把分体式线圈分开，实现了线圈的分开和闭合功能。充分考虑了钢轨接头热处理压缩空气的有利条件，通过气缸带动开合式分体线圈的分开和闭合。由于开合式分体线圈合上时2个线圈之间没有固定点和接触点，因而实现了线圈的一键分离，和线圈的一键闭合。大大地提高了工作效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例结构分开时(非加热时)的俯视示意图。

图2为根据本发明实施例结构分开时(非加热时)的正视示意图。

图3为根据本发明实施例线圈靠近时(进行加热时)的正视示意图和俯视示意图。

图4为根据本发明实施例的线圈分开(非加热时)、靠近时(进行加热时)的示意图。

图5为根据本发明实施例2的示意图。

图6为在钢轨上的热电偶测温孔位置示意图(孔深度400mm)。

图7为50kg/m钢轨感应加热的实际多点测温曲线图的一个实例。

图8为60kg/m钢轨感应加热的实际多点测温曲线图的一个实例。

图9为75kg/m钢轨感应加热的实际多点测温曲线图的一个实例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置进行详细描述。

如图1所示，根据本发明的实施例，在钢轨的横向上相对地设置在钢轨两侧的左侧 加热装置和右侧加热装置，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置相对于钢轨具有对称结构，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置中的每一个都包括固定到变压器的线圈、和连接到所述变压器的致动器，所述致动器用于致动所述变压器带动所述线圈在分开位置与闭合位置之间移动，其中在所述分开位置处，所述左侧加热装置的线圈和所述右侧加热装置的线圈远离钢轨且不对钢轨焊接接头51感应加热，而在所述闭合位置处，所述线圈的4个轨腰定位装置通过致动器的动作，带动连接杆带动变压器和加热线圈向钢轨靠近，整个装置在轨腰定位装置的顶头接触到轨腰而停止动作。通过事先的装置调整，每次4个轨腰定位装置的顶头在致动器的带动下接触到轨腰钢轨而停止时，左侧加热线圈和右侧线圈与钢轨的距离就能达到事先设定的间隙。此时对钢轨焊接接头51进行感应加热，此时左右2侧的加热线圈彼此不接触，左侧电流在左侧线圈内部流动，右侧电流在右侧线圈内流动，2个线圈之间没有电流流动。因而左侧线圈和右侧线圈作为2个独立的个体独立地进行感应加热。

所述左侧加热装置包括气缸41和气缸42，气缸推杆411设置在气缸41上，气缸推杆421设置在气缸42上；加热模块包括中频变压器2和线圈1，线圈1设置在中频变压器2上，其中，气缸推杆411通过固定杆4111连接中频变压器2一侧；气缸推杆421通过固定杆4211连接中频变压器2另一侧。

所述右侧加热装置包括气缸43和气缸44，气缸推杆431设置在气缸43上，气缸推杆441设置在气缸44上；加热模块包括中频变压器22和线圈11，线圈11设置在中频变压器22上，其中，气缸推杆431通过固定杆4311连接中频变压器22一侧；气缸推杆441通过固定杆4411连接中频变压器22另一侧。

气缸的气缸推杆通过固定杆固定到所述变压器，从而气缸推杆的伸出和缩回致动所述线圈在所述闭合位置与所述打开位置之间移动，其中在所述闭合位置处，所述气缸推杆的顶端抵靠钢轨的轨腰以使两侧的线圈分别与钢轨焊接接头的两侧之间保持所述事先设定间距。

所述线圈1的形状与钢轨5左侧的形状相吻合；所述线圈11的形状与钢轨5右侧的形状相吻合。

所述中频变压器2下端两侧分别设置两条滑道21、221；所述中频变压器22下端两侧分别设置两条滑道211、2211。滑道被设置成容纳所述变压器的侧边以使所述变压 器能够沿着所述滑道在钢轨的横向上往复移动。

如图2所示，不进行钢轨焊接接头的感应加热时，通过气缸带动变压器和分体线圈左右分开，钢轨5和线圈1和11之间有很大的空隙，钢轨5可以自由地走行而不会刮蹭线圈1，线圈1也可以从钢轨5的上部移开。

图3和图4所示，需要对钢轨的焊接接头进行感应加热热处理时，气缸推动带动开合式分体线圈和变压器向钢轨移动，当4个气缸推杆的前端顶到轨腰时，钢轨焊接接头和开合式分体线圈之间正好保持要求的间距，并进行感应加热。

图5所示，根据本发明所述的一种新型钢轨焊接接头非接触式开合式分体感应加热装置，装置可以采用一台中频变压器连接线圈，2个线圈依然独立工作。线圈和中频变压器之间用软电缆连接。

2个分体线圈靠近钢轨进行感应加热时，2个线圈之间没有接触点和固定点。每部分由线圈和中频变压器组成，每部分为独立的部分进行工作；2个变压器带动加热线圈移动，分别向左右移动离开钢轨。由于没有左右线圈的固定点，节省了安装和拆除固定螺栓的麻烦，省时省力。同时也避免了连接点由于导电性影响钢轨焊接接头的焊后热处理质量问题。

图6所示为在钢轨上的热电偶测温孔位置示意图，包括轨头表面、轨头中、轨腰、轨底中和轨底角，孔的直径为6-8mm，深度为300—400mm深，每个孔的深度相同。在孔中插入热电偶，可以实时测量感应加热中钢轨各个部位的温度曲线。

采用本发明的非接触式开合式分体线圈对图6所示的钢轨(有多点测温孔)进行感应加热时，多点热电偶实时测温曲线表明(图7、图8和图9分别是50kg/m钢轨、60kg/m钢轨和75kg/m钢轨热电偶测温曲线的一个实例)，非接触式开合式分体线圈对钢轨进行感应加热时钢轨各个部位(图6中各个测量孔61)的最终加热温度均匀(轨底中的温度稍低的目的是为了降低该处温度从而提高轨底三角区的晶粒度，解决了封闭式线圈轨底中温度过高导致的轨底三角区晶粒粗化问题。)。对50kg/m、60kg/m和75kg/m钢轨采用本发明的非接触式开合分体线圈进行感应加热时，所测各点感应加热最终温度均匀，都能达到焊后热处理的要求。

本发明开合式分体式加热线圈对钢轨进行加热时靠近，加热结束后分开。解决了闭 合线圈加热结束后不能从钢轨中移开的问题，从而有效地避免了钢轨在线圈中穿行时对线圈的磕碰导致线圈损坏，而且也有效地解决了闭合时线圈由于不能分开而不能在铁路线路上焊接的钢轨上使用的问题。

本发明的目的是要解决开合式封闭线圈中线圈开合过程中螺栓或其他固定点拆卸和组装的麻烦，同时要解决线圈多次闭合和拆卸引起的固定点的导电问题。本发明通过2个完全独立的分体式线圈独立工作。加热时2个线圈靠近钢轨，加热结束后分开，开合过程中都没有接触点和固定点。从而解决了拆卸和组装的麻烦以及固定点的导电问题。分体式线圈感应加热时可以很容易地控制钢轨轨底三角区的温度，避免了现有封闭式感应加热线圈轨底三角区容易出现的因温度高而导致的晶粒粗大问题。只要设计分体线圈时，加大2个分体线圈在轨底面部位的间距就能降低轨底中的温度，就可以提高轨底三角区的晶粒度。

Claims (6)

1.一种用于钢轨焊接接头的非接触式开合式分体感应加热装置,包括在钢轨的横向上相对地设置在钢轨两侧的左侧加热装置和右侧加热装置，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置相对于钢轨具有对称结构，其特征在于：

所述左侧加热装置和所述右侧加热装置中的每一个都包括与变压器固定连接的加热线圈、变压器与致动器之间的连接机构、和连接到所述变压器的致动器，所述致动器用于致动所述变压器带动所述线圈在分开位置与闭合位置之间移动，其中在所述分开位置处，所述左侧加热装置的线圈和所述右侧加热装置的线圈远离钢轨且不对钢轨焊接接头感应加热，而在所述闭合位置处，所述加热线圈的轨头、轨腰和轨底部位与钢轨焊接接头之间具有设定间距，同时左侧线圈和右侧线圈之间具有间隙，此时对钢轨焊接接头感应加热，在所述闭合位置处，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置互不接触，且分别独立工作。

2.根据权利要求1所述的非接触式开合式分体感应加热装置，其特征在于：

所述致动器为气缸，所述气缸的气缸推杆通过连接机构固定到所述变压器上，从而所述气缸推杆的伸出和缩回致动所述线圈在所述闭合位置与所述分开位置之间移动，其中在所述闭合位置处，所述气缸推杆的顶端连接有仿钢轨轨腰形的顶头，当顶头抵靠钢轨的轨腰而停止时，两侧的线圈分别与钢轨焊接接头的两侧之间保持所述设定间距。

3.根据权利要求2所述的非接触式开合式分体感应加热装置，其特征在于，所述非接触式开合式分体感应加热装置在所述钢轨的横向两侧分别设置有滑道，所述滑道被设置成容纳所述变压器的侧边以使所述变压器能够沿着所述滑道在钢轨的横向上往复移动。

4.根据权利要求1所述的非接触式开合式分体感应加热装置，其特征在于，所述致动器为电动机或液压机构。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的非接触式开合式分体感应加热装置，其特征在于，所述左侧加热装置和所述右侧加热装置中的每一个的线圈均固定有一个变压器，或者所述左侧加热装置的线圈和所述右侧加热装置的线圈通过电缆固定到同一个变压器。

6.根据权利要求1所述的非接触式开合式分体感应加热装置，其特征在于，所述变压器为中频变压器。